Riposizionamento più veloce

Invece dalla normale stretta di mano da vivo Jochen Erler guarda fisso verso la telecamera. Insieme a Holger Erler e a Michael Müller è responsabile per la attività dell’azienda erler gmbh automation . robotik. Alla riunione online partecipano anche Andreas Ehm, che insieme a Jochen Erler è responsabile del progetto, che diventa subito il tema centrale di questo incontro virtuale.

Di cosa si occupa quest’azienda privata con sede a Dormettingen, Germania, lo rilevano le parole “automazione - robotica” che fanno parte del logo. “Abbiamo già messo in servizio oltre 200 sistemi robotizzati e i nostri impianti di automazione con robot sono presenti ormai in moltissime aziende del Land Baden-Württenber”, spiega Jochen Erler. Abbiamo iniziato solo con la programmazione SPS. Nel 1995 l'azienda è stata fondata da Alois Erler per la Tecnologia-SPS. Non corso degli anni siamo cresciuti diventando un fornitore di soluzioni di controllo complete. I robot sono entrati in azienda già nel 1998. La programmazione di un robot Stäubli ci ha permesso di mettere la prima pietra di una lunga, solida e affidabile cooperazione come Stäubli-Partner. Oggi l’azienda erler gmbh automation . robotik dà lavoro a 47 dipendenti suddivisi nelle sezioni tecnica di processo, automazione industriale e metalmeccanica. “Ci occupiamo di una grande quantità di progetti - dai piccoli interventi di assistenza, ai progetti di retrofit fino all'installazione di impianti di automazione completi”, spiega Jochen Erler. Le chiavi del nostro successo sono i contatti personali e la vicinanza con gli utenti.

L’azienda Schweizer Electronic AG si sposa bene con questi ideali. Il produttore di circuiti stampati ha la sua sede a soli 40 chilometri da Dormettingen. L'azienda era alla ricerca di un partner capace di offrire una soluzione di automazione per il riposizionamento della minuteria elettronica che fa parte della sua Tecnologia-Pack (smart) p² . Le sfide principali erano: Le dimensioni dei singoli elementi, solo un centimetro quadrato. Questi delicati chip in inlay di rame vengono integrati poi nei circuiti stampati. Il processo di embedding dei circuiti stampati è relativamente nuovo e permette di migliorare l’efficienza e la velocità di reazione dei comandi elettrici e dei sistemi di assistenza. Spesso infatti i circuiti stampati, che hanno funzione principale di commutazione, vengono visti come elementi limitanti. Grazie alla integrazione dei semiconduttori di potenza nelle schede, l’azienda Schweizer Electronic AG é riuscita a ridurre la resistenza termica ed elettrica e a rendere più performante la commutazione.

“Il progetto riguardava non tanto la produzione o la loro integrazione. Prima di questa fase è importante eseguire l’incisione chimica della superficie di rame. Il nostro impianto posiziona i chip su un supporto speciale che viene poi immerso nella soluzione per l’incisione chimica”, spiega Andreas Ehm. I chip vengono posizionati su Jedec-Tray standardizzati. Si tratta di solidi pannelli di plastica con 176 scanalature predefinite. “Se questo tray di Schweizer Electronic AG venisse immerso così com’è, i componenti salirebbero subito a galla. Ecco perché abbiamo progettato un tray specifico”, spiega il responsabile di progetto. I tray SE (tray SCHWEIZER) dispongono di quattro alloggiamenti con rispettivamente 176 cavità per i componenti dei semiconduttori. Il tutto viene chiuso da un coperchio che mantiene in chip in posizione durante l’immersione.

“La nostra soluzione per il riposizionamento comprende una cella robotizzata che viene alimentata manualmente con i tray per mezzo di un carrello di trasporto. Un sistema di assi servocomandati posiziona i singoli tray nella cella. Contemporaneamente il robot preleva tutti e 176 componenti e li posiziona sul tray SE”, spiega Ehm. Per questa particolare soluzione erler gmbh automation . robotik ha deciso di rivolgersi a J. Schmalz GmbH. “SCHWEIZER produce nel suo impianto schede stampate hig-end”. Questo significa che i macchinari utilizzati per la movimentazione devono soddisfare rigidi criteri di qualità e affidabilità”, spiega Christian Stoisser, Branch Manager Elettronica di Schmalz che conosce tutti i segreti della tecnologia del vuoto e capisce appieno quali siano le esigenze specifiche delle diverse fasi di produzione. “La movimentazione veloce, sicura e fail-safe sono solo alcune delle esigenze evidenziate da erler gmbh automation . robotik.”

Schmalz ha curata la parte End-to-arm tooling del Robot e il ragno di presa per i tray SCHWEIZER. Una delle sfide forse più complesse è stata la pinza di presa per la movimentazione dei componenti dei semiconduttori. Per ridurre al minimo i tempi ciclo era importante che il tray venisse caricato o scaricato in un unico passaggio. Dato che i chip non vengono posizionati orizzontalmente sulle cavità, bensì devono essere inserti, tutte le 176 ventose devono inserirsi nel tray. “All’inizio sembrava ci fossero delle differenze di altezza da compensare tra i componenti da prelevare. Per questo motivo avevamo optato per la ventosa con rivestimento a soffietto. Le prove in campo hanno però evidenziato che i tray sono realizzati in modo tale da permettere l’impiego delle ventose piatte che ci permettono di garantire una precisione superiore”, spiega Stoisser.

L’esperto del vuoto ha così deciso di utilizzare le ventose piatte PFYN. Grazie alla loro particolare geometria queste ventose si muovono pochissimo in senso assiale e sono così rigide da essere in grado di prelevare i pezzi e posizionarli in modo accurato senza inclinazioni. Oltre al diametro ridotto, solo sei millimetri, queste ventose gialle vantano anche un’altra caratteristica: sono realizzate in gomma nitrile NBR-ESD. Questo materiale protegge i componenti delicati dale scariche elettrostatiche improvvise ed è resistente alle sostanze chimiche. Se dopo l’incisione sul tray o sui pezzi rimangono tracce della soluzione chimica questa non reagisce più con la ventosa”, spiega Stoisser.

In un altro punto dell’impianto, per la movimentazione sono state installate altre ventose con aste a molla flessibili con generatore di vuoto indipendente. Il compito di queste ventose è rimuovere il coperchio prima del caricamento e dello scaricamento dei tray-SE in modo da trasportarli nella stazione di trasferimento.

La pinza di presa che preleva i chip da tray e li posiziona sul supporto speciale per l’incisione chimica misura solo 320 x 140 mm. Grazie al suo corpo in alluminio, la pinza di presa pesa solo 2,5 chili. Per semplificare il montaggio sul robot, la pinza dispone di un attacco flangiato. Il vuoto per la pinza di presa viene generato da un eiettore compatto di tipo SCPMi con IO-Link. “Basta un unico attacco. Anche in presenza di gap sulla superficie dei pezzi, la pinza di presa funziona perfettamente grazie alle resistenze di flusso individuali delle singole ventose”, spiega il responsabile di divisione. Inoltre, il sistema è particolarmente efficiente: la funzione di regolazione aria integrata riduce il consumo aria compressa perché attiva l'eiettore solo quando il livello del vuoto è al di sotto del valore nominale. Si tratta di una soluzione sicura che contribuisce a ridurre il fabbisogno di aria compressa e i costi di esercizio”, garantisce Stoisser.

Attualmente l’azienda Schweizer Electronic AG sta sviluppando processi di produzione efficienti per portare all’attenzione dei mercati la sua tecnologia di integrazione p² Packs. La soluzione di movimentazione automatizzata di erler gmbh automation . robotik contribuisce attivamente a raggiungere questo obiettivo dell’esperto dei circuiti stampati. “Grazie alla soluzione robotizzata siamo riusciti a sviluppare un sistema estremamente dinamico che può riposizionare fino a 31.000 chip l’ora. Per garantire un funzionamento a ciclo continuo affidabile sono importanti i singoli componenti, il robot e la pinza di presa - per questo motivo abbiamo puntato tutto su esperti come appunto Schmalz”, spiega Jochen Erler. Christian Stoisser loda l’ottima collaborazione. “Insieme siamo riusciti a ottimizzare la pinza di presa direttamente nell’impianto, risolvendo subito tutti i problemi. Il risultato è una soluzione ad hoc per l'azienda Schweizer Electronic AG.”